Актуальность. Актуальной задачей технико-экономического развития северных и восточных регионов России является обеспечение надежного и эффективного электроснабжения потребителей, территориально расположенных в отдаленных, труднодоступных районах. Перспективным способом решения данной проблемы является применение гибридных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии. Характерной особенностью режимов гибридных систем, особенно с высоким уровнем замещения топлива, является наличие пульсаций в зарядно-разрядных токах аккумуляторных батарей, используемых в качестве накопителей энергии. Эксплуатация аккумуляторных батарей в режиме импульсных токов приводит к быстрой деградации их характеристик и сокращению срока службы, что обуславливает снижение надежности системы электроснабжения и увеличение себестоимости генерируемой электроэнергии. Существенным недостатком гибридных систем, построенных по известным стандартным схемам, является неэффективное использование потенциала первичной возобновляемой энергии, что особенно критично для энергетических систем, территориально расположенных в районах с суровыми климатическими условиями. В статье предложены технические решения, позволяющие устранить обозначенные проблемы. Цель: поиск и разработка технических решений, обеспечивающих повышение надежности и эффективности гибридных энергетических систем с высоким уровнем замещения топлива. Методы: математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Предложен новый способ построения и алгоритм управления режимами гибридных энергетических систем, обеспечивающих повышение их надежности и энергетической эффективности. Представлены результаты моделирования рабочих режимов гибридной электростанции с высоким уровнем замещения топлива, которые доказывают, что предложенный способ построения и алгоритм управления режимами обеспечивают надежное и эффективное управление балансом мощности гибридной энергетической системы во всех возможных эксплуатационных режимах. Применение двухконтурного накопителя энергии с предложенным алгоритмом управления обеспечивает снижение интенсивности отказов гибридной энергетической системы на 5,7 %, увеличение эксплуатационного ресурса аккумуляторных батарей на 50 %, повышение эффективности использования энергии возобновляемых источников на 28 % в сравнении со стандартными способами построения гибридных электростанций.
Актуальной проблемой развития и повышения конкурентоспособности нефтегазовой отрасли является решение задачи надежного и эффективного электроснабжения технологических объектов новых месторождений и магистральных нефтегазопроводов, территориально удаленных от центральной электрической сети. Одним из эффективных способов решения данной проблемы является применение ветроэнергетических установок. Первоочередной задачей проектирования и технико-экономического обоснования применения ветроэнергетических установок является прогноз изменения скоростей ветра в месте установки электростанции. Стохастическая природа ветра и его большая изменчивость во времени и пространстве определяют высокую сложность данной задачи, для решения которой используют методы математического моделирования. Известные модели скорости ветра на основе цепей Маркова, авторегрессии и скользящего среднего не позволяют осуществлять варьирование шага моделирования, что ограничивает возможность их применения для имитационного моделирования режимов ветроэнергетических установок и энергетических систем на их основе. В статье предложена модель скорости ветра на основе стохастического дифференциального уравнения, устраняющая данный недостаток. Цель: разработка модели скорости ветра на основе стохастического дифференциального уравнения дробного процесса Орнштейна–Уленбека c периодической функцией среднего значения, обеспечивающей моделирование статических и динамических режимов работы ветроэнергетической установки на различных временных интервалах. Методы: математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Предложенная модель, в отличие от известных моделей подобного типа, воспроизводит как суточные, так и сезонные вариации скорости ветра, а также долговременную корреляционную зависимость моделируемого процесса, что позволяет осуществлять моделирование рабочих режимов ветроэнергетических установок на различных временных интервалах с требуемой дискретизацией. Валидация модели выполнена с использованием данных климатических наблюдений скорости ветра из электронного архива Всероссийского института гидрометеорологической информации. Адекватность модели подтверждена хорошей степенью соответствия моделируемых траекторий скорости ветра с данными фактических наблюдений, зарегистрированных на 518 метеостанциях, расположенных на территории России.
Ссылка для цитирования: Обухов С.Е., Давыдов Д.Ю., Белоглазкин А.О. Инженерная методика проектирования систем электроснабжения автономных энергоэффективных зданий на основе возобновляемых источников энергии // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 1. – С.30-42. Актуальность. В настоящее время строительный сектор является одним из крупнейших потребителей сырьевых ресурсов и основным источником загрязнения окружающей среды – на его долю приходится около 40 % потребляемой энергии и примерно 30 % выбросов парниковых газов. В результате выбросов в атмосферу продуктов сгорания угля, нефти и газа наносится непоправимый урон окружающей среде. Одним из перспективных способов решения данной проблемы является внедрение технологии «энергоэффективное здание». Ключевой задачей проектирования энергоэффективных зданий является разработка системы электроснабжения, которая во многом определяет уровень комфорта и технико-экономические показатели всего объекта. Сложность данной задачи обусловлена тем, что в качестве источников электропитания часто применяются установки на основе возобновляемых источников энергии, характеризуемые стохастической генерацией, а сами энергоэффективные здания могут существенно отличаться друг от друга по целому ряду параметров: назначению, архитектуре, размеру и этажности, составу потребителей и т. д. В статье предложена инженерная методика проектирования подобных объектов и результаты ее апробации. Цель: разработка инженерной методики проектирования систем электроснабжения автономных энергоэффективных зданий на основе возобновляемых источников энергии. Методы: методы статистической обработки временных рядов данных, математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Предложена инженерная методика проектирования систем электроснабжения автономных объектов, ориентированная на проектирование «активных» зданий с максимально возможным использованием возобновляемых источников энергии. Описаны основные этапы проектирования, которые включают расчет и анализ энергетического баланса, выбор основного электрооборудования и разработку структурной схемы электроэнергетической системы, оптимизацию состава и типоразмеров основного электрооборудования, выбор коммутационных и защитных аппаратов, проводниковой продукции, разработку принципиальных электрических схем. Рассмотрен практический пример применения предложенной методики для проектирования системы электроснабжения автономного энергоэффективного здания в Курской области.
Актуальность. Эффективным способом повышения производительности фотоэлектрических станций является применение систем слежения за положением Солнца. Ярко-выраженная зависимость величины солнечного излучения, поступающего на приемную поверхность солнечных батарей, от географического положения электростанции и климатических условий обуславливает значительные различия в характеристиках солнечной радиации для разных регионов России. Соответственно, существенно могут различаться и параметры следящих систем, обеспечивающих максимальную производительность солнечной электростанции. Опыт практического применения солнечных трекеров в России небольшой, и актуальной является задача выбора параметров следящей системы, обеспечивающих максимальную технико-экономическую эффективность фотоэлектрической станции в заданном районе ее эксплуатации. Цель исследования: выбор параметров и оценка эффективности применения солнечных систем слежения в высоких северных широтах Методы исследования: математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Рассмотрена классификация и основные компоненты солнечных следящих систем, выполнен анализ их основных технических характеристик. Даны рекомендации по выбору параметров следящих систем для эксплуатации в высоких северных широтах. Разработана имитационная модель фотоэлектрической станции с системой слежения за положением Солнца, обеспечивающая моделирование ее энергетических характеристик с учетом реальных условий эксплуатации. Рассмотрен практический пример выбора параметров и оценки эффективности применения солнечных систем слежения для фотоэлектрической станции, территориально расположенной в г. Томске.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.